欧洲东部土壤湿度对东北亚初夏气温异常转折的影响及其可能物理过程

张婵 范可 徐志清 杨启东

摘要 采用1979—2020年观测和再分析资料，研究了年际时间尺度上初夏（5—6月）东北亚气温异常月际转折的基本特征，以及欧洲东部土壤湿度异常对其的影响及可能物理过程。结果表明，年际时间尺度上东北亚初夏气温异常月际演变的主导模态为转折模态，即5月偏暖（冷）则6月偏冷（暖）;转折模态的形成直接源于东北亚地区环流异常的转折。进一步分析发现，5月欧洲东部土壤湿度偏低往往导致东北亚5月偏暖而6月偏冷，可能的物理过程如下：5月土壤湿度偏低导致局地土壤温度和对流层低层增温，进而造成地中海地区（欧洲北部）对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱（增强），相应地高频瞬变波活动减弱（增强），并通过瞬变涡度强迫有利于欧洲中东部形成异常高压和Rossby波波源;相关的Rossby波沿极锋急流东传，导致东北亚为准正压的异常高压，地表升温。土壤湿度异常可持续到6月，但强度减弱;类似地，其可通过瞬变涡度强迫有利于异常高压和Rossby波波源的形成，但中心西移至欧洲西部;相关Rossby波活动导致东北亚为准正压的异常低压，地表降温。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常相关的 Rossby波的活动特征（波源、活动中心和传播路径）存在明显差异，这与两个月欧亚北部大气平均态的差异密切相关。当5月欧洲东部土壤湿度偏高时，上述物理过程则大致相反。

关键词东北亚;地表气温;月际转折;欧洲东部;土壤湿度

东北亚地区地处欧亚大陆东岸，位于中高纬地区，其气候变率较大。夏季东北亚气温异常所带来的高温热浪和低温灾害会造成居民生活不便，危害人民生命财产安全;另一方面，东北地区是我国重要的粮仓，夏季作为农耕关键时节，其温度异常会影响该地区水资源储备和粮食产量（Xu et al.，2019;李娜等，2020）。次季节变率（如：气温异常的月际转折）对于气象灾害的发生具有重要的作用，亦是延伸期（10～30 d）可预报性的重要来源（杨秋明，2015）。因此，亟须深入开展夏季东北亚气温次季节变率及机理研究，为当地开展无缝隙预报、防灾减灾提供科学依据。

已有大量研究揭示了东北亚夏季平均及各月气温的年际和年代际变异特征及相关环流异常（Chen and Lu，2014;Chen et al.，2016;Chen et al.，2021;司鹏等，2023;孙博等，2023）。1979—2012年东北亚夏季气温年际变异的前两个主导模态分别为全场一致模态和经向偶极子模态;两者分别与欧亚遥相关和东亚-太平洋遥相关紧密相连，同时两个模态与东亚副热带西风急流的联系存在明显差异（Chen et al.，2016）。年际时间尺度上，夏季（5—8月）各月中国东北气温偏高时，局地500 hPa均为异常高压，但影响各月气温的大气遥相关型则存在差异：在5月和6月，遥相关波列表现为由中印半岛向中国东北传播，且6月更强;在7月和8月，则为东亚-太平洋遥相关，且7月更强。东北亚夏季气温在20世纪90年代中期显著升高，这直接源于局地异常高压，而该异常高压与华南降水显著增加有关（Chen and Lu，2014）。此外，东北亚夏季气温年际变率强度亦存在年代际变化，其在20世纪90年代初显著增强，而后在21世纪00年代中期减弱（Chen et al.，2021）。

热带和中高纬气候系统对东北亚夏季气温年际和年代际变异有重要的影响，包括：东北冷涡、极涡、西北太平洋副热带高压、海温、北极海冰、积雪以及土壤温湿状况等（孙建奇和王会军，2006;张立祥和李泽椿，2009;Hu et al.，2011;孙凤华等，2011;Wu et al.，2011;陈海山等，2013a，2013b;Wu and Zhang，2015;李辑等，2016;李经纬等，2021;Sun et al.，2021;Zhang et al.，2022）。当夏季冷涡活动偏强（偏弱）时，中国东北地区偏冷（偏暖）（张立祥和李泽椿，2009）;当夏季西北太平洋副热带高压偏弱、位置偏东偏南时，中国东北地区亦容易出现低温;反之亦然（孙凤华等，2011）。ENSO对夏季中国东北气温的影响并不稳定（Wu et al.，2011），20世纪50年代至70年代中期，El Nio（La Nia）发展年夏季中国东北往往偏冷（偏暖），但这一关系在20世纪80年代至90年代减弱甚至反位相。20世纪70年代末之前，ENSO通过影响南亚地区降水和大气加热异常，进而激发波列影响夏季中国东北气温;20世纪70年代末之后，ENSO与印度夏季风的联系减弱，导致其对中国东北气温的影响减弱。与此不同，20世纪70年代末之后春季北大西洋三极子海温异常对中国东北夏季气温的影响却显著加强，其可维持到夏季并激发欧亚Rossby波列造成中国东北气温异常（Wu et al.，2011）。印度洋海盆尺度增暖可激发Kelvin波造成西北太平洋地区降水减少和异常反气旋，进而激发东亚-太平洋遥相关负位相，造成东北亚气温偏低（Hu et al.，2011）。Hong et al.（2017）的研究指出，20世纪90年代中期以来东北亚增温强于邻近区域，与北大西洋多年代际振荡由负位相转变为正位相有关，其可激发年代际尺度“丝绸之路”遥相关的正位相，造成东北亚增暖。

土壤湿度作为陆气相互作用的关键因子之一，可造成地表热通量、地表反照率、植被生长状况以及蒸散发改变，进一步通过地表能量和水分收支状况的变化对气候产生影响（马柱国等，1999;梁乐宁和陈海山，2010;Seneviratne et al.，2010;Wei and Dirmeyer，2012;Berg et al.，2014;Schwingshackl et al.，2017;余波等，2020）。土壤湿度对气候的影响与其记忆性密切相关，其记忆时长在全球尺度上存在明显的季节变化和空间分布差异。研究指出，土壤湿度记忆时长在1～3 mon不等;就北半球而言，春季土壤湿度的记忆性最强，因而春季土壤湿度与后期气候异常关系更密切（李若麟等，2016;Zhao et al.，2018;赵家臻等，2021）。全球陆气耦合试验利用多个全球气候模式量化降水对陆面土壤湿度的响應，揭示了北半球夏季陆气强耦合关键区主要位于干湿过渡带（Koster et al.，2004，2006;Guo et al.，2006）。Zhang and Dong（2010）通过定义土壤湿度反馈效率开展研究发现，与土壤湿度相关的陆气耦合热点地区亦可出现在森林和草原之间的半湿润生态过渡带。研究还指出欧亚中高纬地区作为气候变化敏感区域，冻土和积雪随着春夏季气温的升高融化造成的季节性干湿交替是形成显著陆气相互作用的重要因素（Schwingshackl et al.，2017;Chen et al.，2019;Zhao et al.，2020）。

夏季东北亚气温异常与欧亚大陆上游土壤湿度密切相关（Zhang and Dong，2010;Zhang et al.，2019;Sun et al.，2021;Yang et al.，2021）。中国北方和蒙古地处典型的干湿过渡带，夏季存在显著的局地土壤湿度-气温负反馈（Zhang and Dong，2010）。长江流域至华北春季土壤湿度减少可持续到夏季，导致海陆热力差异加大，造成东亚夏季风偏强，中国东北为异常高压（Liu et al.，2017），其可通过地表热通量的增加和异常下沉增温过程导致该地区夏季气温升高，有利于高温天气的形成（Zhang et al.，2019）。欧亚大陆上游土壤湿度异常可通过激发东传Rossby波列导致东亚气候异常，是北极海冰、欧亚积雪等影响东北亚夏季气温的重要桥梁（Li et al.，2018;Sun et al.，2021）。基于观测、再分析资料和数值模式，Sun et al.（2021）研究指出春季欧洲东部至西西伯利亚地区积雪偏多时，局地土壤湿度增加，向上感热通量减少，造成异常低压，这一过程持续至夏季，加强了东传的Rossby波列，导致东北亚为异常高压，其造成的暖平流、绝热增温和短波辐射增加共同导致东北亚偏暖;积雪偏少时则反之。北极海冰与盛夏（7—8月）中国东北干旱和热浪复合事件的年际联系自20世纪90年代末显著增强（Li et al.，2018）;20世纪90年代末以后，3月巴伦支海海冰减少导致4月欧亚西部雪深减少，进一步导致5—6月长江流域至华北地区土壤湿度减少，有利于盛夏中國东北干旱和高温复合事件的发生。此外，地处干旱半干旱过渡带的西亚，其春季地表的热力异常也能对下游东北亚6月气温造成影响（Yang et al.，2021）。春季西亚土壤温度正异常可持续到6月，通过非绝热加热影响该月环球遥相关，进而造成东北亚为准正压的异常高压，导致该地区温度升高。

综上所述，大量研究揭示了夏季及各月东北亚气温的年际和年代际变化特征及物理机制。研究年际时间尺度上东北亚各月气温异常的联系对开展该地区气候预测具有重要意义;然而相关研究集中于冬季各月，揭示了它们联系的主要模态、相关联的环流异常和影响因子（韦玮等，2014;Dai et al.，2019）。Dai et al.（2019）研究指出，1980—2016年中国东北12月与1—2月气温异常转折年份的比例约为30％，前期11月戴维斯海峡-巴芬湾及巴伦支海-喀拉海海冰异常可通过激发对流层Rossby波列和平流层-对流层耦合对其产生重要贡献。目前对夏季各月气温异常的联系关注不够，欧亚土壤湿度的作用如何尚不清楚。因此，本文针对上述问题展开研究。首先分析了年际时间尺度上东北亚夏季气温异常月际演变的基本特征，之后进一步分析了欧洲东部土壤湿度对该地区初夏（5—6月）气温异常月际转折的影响及可能物理过程;以期加深对东北亚夏季气温次季节变率的认识，为高温干旱等气候灾害预测提供参考。

1 数据及方法

1.1 数据

使用欧洲中期预报中心（European Center for Medium-Range Weather Forecasts，简称ECMWF）提供的 ERA5逐日和逐月再分析资料，水平分辨率为0.25°×0.25°。其中，逐日资料包括位势高度、气温和风场，逐月资料包括土壤湿度、土壤温度、地表潜热通量、地表感热通量、地表净短波辐射通量、地表净长波辐射通量、总云量、垂直速度、位势高度和水平风场。研究过程中发现深层土壤湿度与大气变化的联系较弱，因此采用表层和次表层土壤湿度（0～28 cm）开展后续研究（尚国伟和吴其冈，2015）;相应分析表层和次表层土壤温度。地表湍流热通量为地表潜热通量和感热通量之和。

降水数据来自美国国家海洋大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，简称NOAA） 提 供 的 CMAP（Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation）逐月降水资料（Xie and Arkin，1997），水平分辨率为2.5°×2.5°;近地表气温数据采用英国东英吉利大学气候研究中心（Climatic Research Unit，简称CRU）发布的月平均地表气候数据集（CRU TS v4.05）（Harris et al.，2020），水平分辨率为0.5°×0.5°。研究时间段为1979—2020年。

1.2 研究方法

本文中东北亚范围为112°～139°E、40°～57°N。考虑到不同数据集分辨率不同，预先统一插值到1°×1°网格上，之后去除线性趋势。年际增量方法被广泛应用于降水、气温等预测中（Fan et al.，2008;Fan and Wang，2010）;其通过预测因子和预测对象的年际增量（当年与前一年气象要素之差）构建预测模型，从而为气候预测及其效能的提升提供新的思路。类似地，本文定义了月际增量（当前月份与前一月份气象要素之差）来体现要素场在相邻月份的差异;当月际增量较大时，表明相邻两个月份差异较大，甚至可能是反位相。传统的经验正交分解（EOF）可用来研究单个要素场的时空演变特征，多变量经验正交函数（MV-EOF）则通常用来考察多个要素场之间联系的时空变化特征（Wang，1992;Zhang et al.，2022）。对东北亚地区5月和6月去趋势后的气温异常进行MV-EOF分解可得到年际时间尺度上两个月份气温异常演变的主要模态。本文主要通过Takaya and Nakamura （1997，2001）定义的波作用通量（WAF）研究Rossby波的传播特征。瞬变涡旋活动的变化与大气斜压性改变密切相关，而瞬变波活动对定常环流异常起重要作用。通常使用静力稳定度和水平温度梯度共同表征大气斜压性，本文使用Hoskins and Valdes （1990）定义的斜压增长率对大气斜压性进行分析。

风暴轴采用2.5—6天带通滤波后位势高度异常的方差表征（Lü et al.，2019;Xu et al.，2021）。为了分析天气尺度瞬变涡旋对定常环流的作用，采用位势倾向方程诊断天气尺度涡旋的动力强迫作用（Xu et al.，2021）。此外，还采用了相关、合成和双侧t检验等统计方法。

2 东北亚夏季气温异常月际演变的基本特征

图1a—d为东北亚地区1979—2020年夏季（5—8月）各月气温异常的标准差。由图可知，在长江中下游和蒙古至东北亚均为气温变率较大区域，且蒙古至东北亚在5—6月气温异常变率更強。

就气温异常的月际增量的标准差（图1e—g）而言，在夏季各月中，6月月际增量的标准差在东北亚地区为明显的大值中心，表明该地区5月与6月气温异常的月际演变的年际变率较大。此外在长江中下游地区也出现一个大值中心，但其强度明显弱于东北亚地区。相较而言，7月和8月东北亚气温异常的月际增量的标准差偏小;换言之，6月与7月、7月与8月东北亚气温异常月际演变的年际变率整体偏小。进一步分析发现，东亚地区5月与6月气温异常转折发生频次整体要高于6月与7月、7月与8月（图1h—j），并且东北亚为5月与6月气温异常转折频发区（图1h）。因此，下文针对初夏（5—6月）东北亚地区气温异常月际演变开展研究。

图2给出了1979—2020年东北亚地区5月和6月气温异常MV-EOF的前两个模态，两者对气温变率的解释方差分别约为36.2％和23.6％;且根据North et al.（1982）提出的检验方法，模态之间相互独立。MV-EOF的第一模态（MV-EOF1）表现为5月和6月东北亚气温异常反位相变化（图2a、b），即当5月气温偏暖（偏冷）时6月气温偏冷（偏暖），气温异常发生转折;MV-EOF第二模态（MV-EOF2）则反映了两个月气温异常的同位相变化（图2d、e），即5月气温偏暖（偏冷）时6月气温亦偏暖（偏冷），该地区气温异常为持续性增温（降温）。由于气温异常转折模态为主导模态，且对东北亚5月和6月气温异常月际变率的贡献更为重要，下文主要研究气温异常转折形成的物理过程和欧亚土壤湿度的作用。为方便研究，将东北亚5月偏暖而6月偏冷定义为气温异常转折／MV-EOF1的正位相，反之为负位相。

3 东北亚初夏气温异常月际转折形成的相关要素场

为了进一步验证5月和6月东北亚气温异常转折的现象并探究其成因，分别定义5月、6月东北亚气温异常指数为两月该地区（112°—139°E，40°—57°N，）区域平均的近地表气温异常（图3），根据0.5倍标准差分别挑选出5月偏暖6月偏冷的正位相年份共4 a（1990、1992、1996和2009年），以及5月偏冷6月偏暖的负位相年份共7 a（1980、1982、1988、1994、2004、2005和2008年）。考虑到东北亚气温异常是由多个模态共同作用的结果，在MV-EOF2的时间系数（PC2）绝对值小于0.5倍标准差的基础上，按照MV-EOF1的时间系数（PC1）大于0.5倍标准差，挑选正位相年份共5 a：1990、1992、1996、1998和2009年;PC1小于负0.5倍标准差挑选负位相年份共8 a：1980、1982、1988、1994、2004、2008、2011和2014年。可以发现，除了2005年之外，按照PC1、PC2进行挑选的正负位相年份分别包含了东北亚气温异常指数挑选的正负位相年份;这表明当MV-EOF1偏强而MV-EOF2偏弱时，东北亚初夏易发生气温异常转折现象。

为研究东北亚地区5月和6月气温异常发生转折的原因，后文采用东北亚气温异常指数挑选的正负位相年份的要素场进行合成分析。需要指出的是，尽管其挑选的正位相年份少于负位相年份，但通过正位相年份减多年平均、负位相年份减多年平均的合成结果发现二者结果基本对称（图略），因此仅给出正位相年份减负位相年份合成的结果;并且其与PC1回归结果大致类似（图略）。

当东北亚初夏气温异常转折处于正位相即5月偏暖6月偏冷时（图4a、e），5月东北亚地区为准正压结构的异常高压（图4d）;6月东北亚地区则为异常低压且亦呈现准正压结构（图4h）。东北亚地区5月异常高压和6月异常低压可通过调节非绝热加热、温度平流和垂直运动来影响该地区地表气温，造成气温异常的转折。

就5月而言，局地准正压的异常高压导致东北亚的西南角（蒙古东部至华北北部）对流层整层盛行异常东南风（图4d），其导致的对流层低层暖平流有利于该地区地表升温（图4a）;其余地区（中国东北至外兴安岭）对流层整层则盛行异常东北风或西北风，其造成的对流层低层异常冷平流虽不有利于地表升温，但其可在对流层中低层激发异常的下沉运动（图4c），而绝热下沉则有利于地表升温。与此同时，异常下沉运动导致中国东北至外兴安岭地区总云量和降水减少（图略）;总云量减少进一步导致净短波辐射增加（图5b），地表接收的能量增加，再加上降水减少造成土壤湿度偏低（图6a），土壤热容量降低，土壤温度显著上升（图4b）。土壤温度升高导致地表为正的湍流热通量异常（图5a），有利于中国东北至外兴安岭地区地表气温升高。此外，该地区地表向上净长波辐射亦为正异常（图5c），这与土壤温度升高和总云量减少密切相关;前者导致向上的长波辐射热通量增加，而后者有利于向下长波辐射的减少，均有利于地表向上净长波辐射呈现正异常，进而有利于地表气温升高。就6月而言，东北亚地区为准正压的异常低压（图4h），其导致的物理过程与5月大致相反，该地区地表气温降低（图4e—h、5d—f、6b），气温异常出现转折。

欧亚土壤湿度异常对东亚气候异常具有重要影响（Zhang and Dong，2010;Zuo and Zhang，2016;Sang et al.，2022）。为了确定影响东北亚初夏气温异常转折的土壤湿度关键区，图6给出了欧亚地区土壤湿度的合成结果。如图6所示，除东北亚土壤湿度在5月为负异常（图6a），6月为正异常外（图6b），5月欧洲东部（24°～46°E，47°～58°N，）土壤湿度为显著的负异常，该信号能持续到6月，但强度减弱;西亚（50°～70°E，30°～38°N，）则为持续性的正异常。已有研究显示西亚地区处于干旱半干旱地区，春季陆面状况异常可通过非绝热加热触发东传扰动影响全球遥相关影响中国北方气候，因此可作为中国北方地区初夏气候短期预测的信号之一（Yang et al.，2021），但对于欧洲东部陆面状况异常对东北亚地区气候异常的关注较少。

为进一步研究欧亚土壤湿度与东北亚初夏气温异常转折的联系，采用区域平均的土壤湿度异常，分别定义5月欧洲东部土壤湿度指数（图7）和西亚土壤湿度指数（图略）。1979—2020年两个土壤湿度指数的相关系数为0.08，未通过90％置信水平检验。欧洲东部土壤湿度指数与PC1的相关系数为-0.52，通过99％置信水平;西亚土壤湿度湿度指数与PC1的相关系数仅为0.30，通过90％置信水平检验。上述结果表明，欧洲东部和西亚土壤湿度均与东北亚初夏气温异常转折存在显著联系，但相对独立，且欧洲东部土壤湿度的联系更为紧密。因此，下文探究欧洲东部土壤湿度对东北亚初夏气温异常转折影响的可能物理过程。

4 欧洲东部土壤湿度对东北亚初夏气温异常月际转折影响的可能物理过程

为研究欧亚地区土壤湿度影响东北亚初夏气温异常转折的可能物理过程，根据1.0倍标准差选取了欧洲东部土壤湿度指数偏高年和偏低年，并开展合成分析。其中，土壤湿度偏高年份共7 a，分别为1980、1982、1987、1991、2005、2008和2016年;土壤湿度偏低年份共7 a，分别为1979、1984、1986、1993、2002、2009和2018年。通过与东北亚初夏气温异常转折的典型年份（基于0.5倍标准差选取;图3）对比发现，尽管东北亚初夏气温异常转折的正位相年份与欧洲东部土壤湿度的偏低年份只有2009年为共同年份，但在欧洲东部土壤湿度偏低的1984、1986、1993和2018年东北亚亦出现了5月偏暖6月偏冷的转折现象，只是5月和6月气温异常未同时超过0.5倍标准差。1980、1982、2005和2008年为东北亚初夏气温异常转折的负位相与欧洲东部土壤湿度偏高的共同年份，欧洲东部土壤湿度偏高的1991年东北亚亦存在5月偏冷6月偏暖的转折现象。因此，欧洲东部土壤湿度的异常可能是造成东北亚初夏气温异常转折的重要因素之一。由于欧洲东部土壤湿度偏高年减多年平均与偏低年减多年平均的合成结果基本对称，以及欧洲东部土壤湿度与PC1为显著负相关，后文给出的是偏低年减偏高年的合成结果，且其与欧洲东部土壤湿度指数（乘以-1）回归结果大致相同（图略）。

图8为欧洲东部土壤湿度指数合成的5—6月近地表气温、土壤湿度和土壤温度异常。由图可知，当5月欧洲东部土壤湿度偏低时，局地土壤温度和地表气温偏高（图8a—c）;东北亚地区亦呈现类似的变化特征。5月欧洲东部地区土壤湿度、地表气温和土壤湿度异常可持续到6月，但异常强度减弱（图8d—f）;而东北亚地区上述要素场6月异常与5月大致相反。这与东北亚初夏气温异常转折年份合成的结果基本类似（图4），进一步说明欧洲东部土壤湿度对东北亚初夏气温异常的转折很可能存在影响。那么，影响的具体物理过程如何？

对应于5月和6月欧洲东部土壤湿度偏低，欧亚大陆北部存在东传的Rossby波（图9d、h）。5月300 hPa Rossby波列沿极锋急流向東传播，欧洲中东部为重要的波源（图9d）。相应环流异常表现为“正-负-正”的分布特征，欧洲中东部和东北亚分别为异常高压，而西西伯利亚地区为异常低压;对流层中低层亦表现为类似的环流异常（图略），表明环流异常呈现准正压结构。6月异常Rossby波的活动特征与5月存在明显差异，其先沿极锋急流由欧洲西部东传至西西伯利亚，随后主要向东北传播至中西伯利亚北部，进一步向东南传播至东北亚;欧洲西部为重要的Rossby波的波源（图9h）。相应环流异常则表现为“正-负-正-负”的分布特征，且亦呈现准正压结构，欧洲西部和中西伯利亚为异常高压，而西西伯利亚和东北亚则分别为异常低压。东北亚5月异常高压和6月异常低压的环流配置则可通过上文揭示的物理过程（非绝热加热、温度平流和垂直运动）导致东北亚5月偏暖而6月偏冷。

接下来需要回答的两个问题是：欧洲东部土壤湿度异常如何影响东传的Rossby波？为何5月和6月Rossby波的活动特征存在明显差异？

欧洲东部土壤偏少可导致经向温度梯度改变，影响大气斜压性和瞬变波活动，进而通过波流相互作用对欧洲地区异常高压和Rossby波源有重要贡献。已有研究指出，北半球中纬度海温和土壤湿度异常可影响对流层低层温度梯度和大气斜压性，造成瞬变波活动改变，进而通过瞬变涡度强迫和热力强迫造成准正压的定常环流异常，且前者起主导作用（Kushnir et al.，2002;Fang and Yang，2016;Xu et al.，2021;Zhang et al.，2022）。当北半球中纬度地区经向温度梯度增强时，大气斜压性相应增强，瞬变波活动越强，在其南（北）侧表现为准正压的异常高压（低压）强迫;反之亦然（陈海山等，2013a;Xu et al.，2021）。对应于5月欧洲东部土壤湿度偏低（图8c）时，局地对流层低层气温升高（图8a），造成5月地中海地区对流层低层经向温度梯度减小（图9a），斜压增长率呈现显著负异常即大气斜压性减弱（图9b），高频瞬变波活动减弱（图10a），而欧洲北部地区对流层低层经向温度梯度则增加，大气斜压性增强，高频瞬变波活动增强（图9a、9b、10a）。上述两个地区高频瞬变波活动异常通过瞬变涡度强迫共同在欧洲中东部造成正位势高度倾向（图9c、10b），对该地区准正压的异常高压的形成有重要贡献（图9d），并通过Rossby波导致东北亚为准正压的异常高压，进而造成地表升温。需要指出的是，东北亚地表升温可改变经向温度梯度来影响东北亚及其北侧的大气斜压性（图9a、b）和高频瞬变波活动，进而通过瞬变涡度强迫进一步加强局地异常高压（图9c）。

6月欧洲东部土壤湿度仍偏低，但强度减弱，局地对流层低层气温升高（图8d）;类似于5月，对流层经向温度梯度、大气斜压性和高频瞬变波活动在地中海地区均减弱，而欧洲北部则增强（图9e、9f、10c），通过瞬变涡度强迫共同在欧洲西部造成正位势高度倾向（图9g、10d），对该地区准正压的异常高压和波源的形成有重要的作用（图9h），通过Rossby波导致东北亚地区为异常低压和地表降温。另外，东北亚地表降温可改变经向温度梯度影响东北亚北侧的大气斜压性（图9e、f）和瞬变波活动，进而通过瞬变涡度强迫进一步加强局地异常低压（图9g）。相比于5月，6月高频瞬变涡度强迫的正位势高度倾向西北移动至欧洲西部（图9c、g），这可能与两个月急流和风暴轴气候态的差异密切相关，也是6月准正压的异常高压和波源西移至欧洲西部的重要原因（图9d、h）。

就气候态而言，5月欧亚大陆存在两支西风急流：极锋急流和副热带急流;前者大致位于50°～80°N纬度带（图11a），相应地该地区为高频瞬变波的活跃带即风暴轴（图11b）。6月极锋急流和风暴轴气候态的空间分布特征与5月较为类似（图11d、e），但相比于5月，6月极锋急流和风暴轴在欧洲地区向南移动，而在西伯利亚地区则向北移动，分别导致两者在欧洲西部和西伯利亚北部增强（图11g、h）。高频瞬变波涡度强迫对定常环流异常的作用依赖于气候态风暴轴的位置（Peng et al.，1995;Zhang et al.，2018;Zhang et al.，2022）。相比5月，6月欧洲西部风暴轴增强且为大值中心（图11e、h），因而6月欧洲东部土壤湿度偏低通过高频瞬变波涡度强迫造成的正位势高度倾向中心位于欧洲西部（图9g），进而有利于6月异常高压和波源较5月西移至欧洲西部（图9d、h）。

中高纬的西风急流可作为Rossby波的波导，而气候态位涡经向梯度的改变会影响Rossby波转播方向（Jia et al.，2019;袁宁乐，2019）。相比5月，6月西伯利亚地区气候态极锋急流向北移动（图11g），因而6月欧洲东部土壤湿度偏少对应的Rossby波列在中西伯利亚地区东传的路径较5月偏北（图9d、h）。5月和6月气候态位涡经向梯度的空间分布特征较为类似（图11c、f）;但相比5月，6月其在中西伯利亚北部增强，而在东西伯利亚南部减弱（图11i）。这分别有利于6月欧洲东部土壤湿度偏低对应于的Rossby波列在80°E附近向东北传播，以及在120°E附近向东南传播。

综上分析，5月和6月欧洲东部土壤湿度偏低具有很好的持续性，它们可通过改变经向温度梯度，影响大气斜压性和高频瞬变波，进而造成月平均环流异常，并通过东传Rossby波影响东北亚地區局地环流和地表气温，东北亚地表气温改变亦可通过高频瞬变波加强局地环流异常。5月和6月欧洲东部土壤湿度偏低对应的Rossby波活动特征（波源、活动中心、传播路径）存在明显差异，这导致东北亚地区5月为准正压的异常高压而6月为准正压的异常低压，造成该地区5月偏暖而6月偏冷。欧洲东部土壤湿度偏高时，上述物理过程则大致相反。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常对应的Rossby波活动特征的差异则与期间欧亚大陆气候态的极锋急流、风暴轴和位涡经向温度梯度的差异密切相关。

5 总结及讨论

基于观测和再分析资料，本文首先分析了1979—2020年初夏（5—6月）东北亚气温异常月际转折的基本特征及相关的要素场异常，发现欧洲东部土壤湿度异常对东北亚初夏气温异常转折有重要贡献，并进一步分析了相关物理过程。主要结论如下：

初夏，东北亚地区为气温月际变率的大值中心;年际时间尺度上，该地区5月和6月地表气温异常演变的前两个模态分别为反位相变化模态即转折模态和同位相变化模态，两个模态的解释方差分别为36.2％和23.6％。气温异常转折模态的发生直接源于东北亚地区环流异常的转折，环流异常通过影响非绝热加热、温度平流和垂直运动来影响东北亚地表气温。

欧洲东部土壤湿度对东北亚初夏气温异常转折具有重要的影响，可能的物理过程如下：5月欧洲东部土壤湿度偏低使得土壤温度升高，进而导致对流层低层气温升高，地中海地区（欧洲北部）对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱（增强），相应地高频瞬变波活动减弱（增强），通过瞬变涡度强迫在欧洲中东部造成正位势高度倾向，有利于该地区准正压的异常高压和波源的形成;相关联的Rossby波沿极锋急流东传至西西伯利亚，随后东传至东北亚，导致该地区为准正压的异常高压，造成地表升温;地表升温通过瞬变涡度强迫加强局地异常高压。6月欧洲东部土壤湿度仍偏低，但强度减弱;类似地，地中海和欧洲北部瞬变波活动异常造成正位势高度倾向，但中心位于欧洲西部，对该地区准正压的异常高压和波源的形成有重要作用;其激发的Rossby波列先沿极锋急流东传至西西伯利亚地区，之后向东北传播至中西伯利亚北部，进一步向东南传播至东北亚，导致该地区为异常低压，地表降温;地表降温通过瞬变涡度强迫加强局地异常低压。5月欧洲东部土壤湿度显著偏高时，上述物理过程则大致相反。

5月和6月土壤湿度异常对应的欧亚Rossby波的活动特征（波源、活动中心和传播路径）的差异与两个月气候态的极锋急流、高频瞬变波活动和位涡经向梯度的差异密切相关。相对于5月，6月极锋急流和风暴轴在欧洲地区向南移动，导致两者在欧洲西部增强且为大值中心，因而欧洲东部土壤湿度异常通过高频瞬变波造成的环流异常西移至欧洲西部;6月极锋急流在西伯利亚地区北移，同时位涡经向梯度在中西伯利亚北部增强，而在东西伯利亚南部减弱，这有利于6月欧洲东部土壤湿度相关的Rossby波列传播路径相应改变。

需要指出的是，土壤湿度与大气之间的相互作用相对复杂，土壤湿度能通过热力因子影响大气环流状况，而大气环流的变化又能够通过降水等方式造成土壤湿度发生变化。本文基于观测和再分析资料研究了欧洲东部土壤湿度异常对东北亚初夏气温异常转折的作用及相关物理过程，未来需要开展数值试验，以进一步验证相关物理过程。此外东北亚初夏气温异常的影响因素较多，例如海温、北极极涡等因子是否对该地区气温异常转折有影响也需要进一步探讨。

参考文献（References）

Berg A，Lintner B R，Findell K L，et al.，2014.Impact of soil moisture-atmosphere interactions on surface temperature distribution［J］.J Climate，27（21）：7976-7993.doi：10.1175／jcli-d-13-00591.1.

Chen A J，Guan H D，Batelaan O，et al.，2019.Global soil moisture-air temperature coupling based on GRACE-derived terrestrial water storage［J］.J Geophys Res Atmos，124（14）：7786-7796.doi：10.1029／2019JD030324.

Chen R D，Wen Z P，Lu R Y，et al.，2021.Interdecadal changes in the interannual variability of the summer temperature over Northeast Asia［J］.J Climate，34：8361-8376.doi：10.1175／jcli-d-21-0115.1.

Chen W，Lu R Y，2014.The interannual variation in monthly temperature over Northeast China during summer［J］.Adv Atmos Sci，31（3）：515-524.doi：10.1007／s00376-013-3102-3.

Chen W，Hong X W，Lu R Y，et al.，2016.Variation in summer surface air temperature over Northeast Asia and its associated circulation anomalies［J］.Adv Atmos Sci，33（1）：1-9.doi：10.1007／s00376-015-5056-0.

陈海山，朱月佳，刘蕾，2013a.长江中下游地区冬季极端降水事件与天气尺度瞬变波活动的可能联系［J］.大气科学，37（4）：801-814. Chen H S，Zhu Y J，Liu L，2013a.Relationship of synoptic-scale transient eddies and extreme winter precipitation events in the middle and lower reaches of the Yangtze River［J］.Chin J Atmos Sci，37（4）：801-814.（in Chinese）.

陳海山，齐铎，许蓓，2013b.欧亚大陆中高纬积雪消融异常对东北夏季低温的影响［J］.大气科学，37（6）：1337-1347. Chen H S，Qi D，Xu B，2013b.Influence of snow melt anomaly over the mid-high latitudes of the Eurasian continent on summer low temperatures in northeastern China［J］.Chin J Atmos Sci，37（6）：1337-1347.doi：10.3878／j.issn.1006-9895.2013.12194.（in Chinese）.

Dai H X，Fan K，Liu J P，2019.Month-to-month variability of winter temperature over Northeast China linked to sea ice over the Davis strait-Baffin bay and the Barents-kara Sea［J］.J Climate，32（19）：6365-6384.doi：10.1175／jcli-d-18-0804.1.

Fan K，Wang H J，2010.Seasonal prediction of summer temperature over Northeast China using a year-to-year incremental approach［J］.Acta Meteor Sin，24（3）269-275.

Fan K，Wang H J，Choi Y J，2008.A physically-based statistical forecast model for the middle-lower reaches of the Yangtze River Valley summer rainfall［J］.Chin Sci Bull，53（4）：602-609.doi：10.1007／s11434-008-0083-1.

Fang J B，Yang X Q，2016.Structure and dynamics of decadal anomalies in the wintertime midlatitude North Pacific Ocean-atmosphere system［J］.Climate Dyn，47（5／6）：1989-2007.doi：10.1007／s00382-015-2946-x.

Guo Z C，Dirmeyer P A，Koster R D，et al.，2006.GLACE：the global land-atmosphere coupling experiment.part II：analysis［J］.J Hydrometeorol，7（4）：611-625.

Harris I，Osborn T J，Jones P，et al.，2020.Version 4 of the CRU TS monthly high-resolution gridded multivariate climate dataset［J］.Sci Data，7：109.doi：10.1038／s41597-020-0453-3.

Hong X W，Lu R Y，Li S L，2017.Amplified summer warming in Europe-West Asia and Northeast Asia after the mid-1990s［J］.Environ Res Lett，12（9）：094007.doi：10.1088／1748-9326／aa7909.

Hoskins B J，Valdes P J，1990.On the existence of storm-tracks［J］.J Atmos Sci，47（15）：1854-1864.doi：10.1175／1520-0469（1990）047<1854：oteost>2.0.co;2.

Hu K M，Huang G，Huang R H，2011.The impact of tropical Indian Ocean variability on summer surface air temperature in China［J］.J Climate，24（20）：5365-5377.doi：10.1175／2011jcli4152.1.

Jia X J，You Y J，Wu R G，et al.，2019.Interdecadal changes in the dominant modes of the interannual variation of spring precipitation over China in the mid-1980s［J］.J Geophys Res Atmos，124（20）：10676-10695.doi：10.1029／2019JD030901.

Koster R D，Dirmeyer P A，Guo Z C，et al.，2004.Regions of strong coupling between soil moisture and precipitation［J］.Science，305（5687）：1138-1140.doi：10.1126／science.1100217.

Koster R D，Sud Y C，Guo Z C，et al.，2006.GLACE：the global land-atmosphere coupling experiment.part I：overview［J］.J Hydrometeorol，7（4）：590-610.doi：10.1175／jhm510.1.

Kushnir Y，Robinson W A，Bladé I，et al.，2002.Atmospheric GCM response to extratropical SST anomalies：synthesis and evaluation［J］.J Climate，15（16）：2233-2256.doi：10.1175／1520-0442（2002）015<2233：agrtes>2.0.co;2.

Li H X，Chen H P，Wang H J，et al.，2018.Can Barents Sea ice decline in spring enhance summer hot drought events over northeastern China？［J］.J Climate，31（12）：4705-4725.doi：10.1175／jcli-d-17-0429.1.

李辑，焦敏，胡春丽，等，2016.1951—2012年东北地区夏季气温及其影响因子变化特征［J］.气象与环境学报，32（5）：74-83. Li J，Jiao M，Hu C L，et al.，2016.Characteristics of summer temperature and its impact factors in Northeast China from 1951 to 2012［J］.J Meteor Environ，32（5）：74-83.doi：10.3969／j.issn.1673-503X.2016.05.011.（in Chinese）.

李經纬，曾刚，杨效业，等，2021.中国东北夏季极端高温的分类及其与北大西洋海表温度异常的联系［J］.大气科学学报，44（2）：302-313. Li J W，Zeng G，Yang X Y，et al.，2021.Classification of summer extreme high temperature events in Northeast China and their relationships with sea surface temperature anomalies in North Atlantic［J］.Trans Atmos Sci，44（2）：302-313.（in Chinese）.

李娜，肖子牛，赵亮，2020.2018年夏季东北极端高温事件物理机制分析［J］.气候与环境研究，25（05）：469-482. Li N，X Z，Zhao L，2020.Analysis on the mechanism of the 2018 summer extreme high temperature event in Northeast China［J］.Climate and Environ Res，25（5）：469-482.doi：10.3878／j.issn.1006-9585.2020.19100.（in Chinese）.

李若麟，保鸿燕，李课臣，等，2016.全球土壤湿度的记忆性及其气候效应［J］.冰川冻土，38（6）：1470-1481. Li R L，Bao H Y，Li K C，et al.，2016.The memory and climate effects of global soil moisture［J］.J Glaciol Geocryol，38（6）：1470-1481.doi：10.7522／j.issn.1000-0240.2016.0172.（in Chinese）.

梁乐宁，陈海山，2010.春季华南土壤湿度异常与中国夏季降水的可能联系［J］.大气科学学报，33（5）：536-546. Liang L N，Chen H S，2010.Possible linkage between spring soil moisture anomalies over South China and summer rainfall in China［J］.Trans Atmos Sci，33（5）：536-546.（in Chinese）.

Liu L，Zhang R H，Zuo Z Y，2017.Effect of spring precipitation on summer precipitation in Eastern China：role of soil moisture［J］.J Climate，30（22）：9183-9194.doi：10.1175／jcli-d-17-0028.1.

Lü Z Z，He S P，Li F，et al.，2019.Impacts of the autumn Arctic Sea ice on the intraseasonal reversal of the winter Siberian high［J］.Adv Atmos Sci，36（2）：173-188.doi：10.1007／s00376-017-8089-8.

马柱国，魏和林，符淙斌，1999.土壤湿度与气候变化关系的研究进展与展望［J］.地球科学进展，14（3）：299-305. Ma Z G，Wei H L，Fu C，1999.Progress in the research on the relationship between soil moisture and climate change［J］.Adv Earth Sci，14（3）：299-305.（in Chinese）.

North G R，Bell T L，Cahalan R F，et al.，1982.Sampling errors in the estimation of empirical orthogonal functions［J］.Mon Wea Rev，110（7）：699-706.doi：10.1175／1520-0493（1982）110<0699：seiteo>2.0.co;2.

Peng S L，Mysak L A，Derome J，et al.，1995.The differences between early and midwinter atmospheric responses to sea surface temperature anomalies in the Northwest Atlantic［J］.J Climate，8（2）：137-157.doi：10.1175／1520-0442（1995）008<0137：tdbeam>2.0.co;2.

Sang Y H，Ren H L，Deng Y，et al.，2022.Impacts of late-spring North Eurasian soil moisture variation on summer rainfall anomalies in Northern East Asia［J］.Climate Dyn，58（5／6）：1495-1508.doi：10.1007／s00382-021-05973-9.

Schwingshackl C，Hirschi M，Seneviratne S I，2017.Quantifying spatiotemporal variations of soil moisture control on surface energy balance and near-surface air temperature［J］.J Climate，30（18）：7105-7124.doi：10.1175／jcli-d-16-0727.1.

Seneviratne S I，Corti T，Davin E L，et al.，2010.Investigating soil moisture-climate interactions in a changing climate：a review［J］.Earth Sci Rev，99（3／4）：125-161.doi：10.1016／j.earscirev.2010.02.004.

尚國伟，吴其冈，2015.欧亚土壤湿度异常对北半球大气环流的显著影响［J］.气象科学，35（1）：33-43. Shang G W，Wu Q G，2015.Significant influence of Eurasian soil moisture anomaly on Northern Hemisphere atmospheric circulation［J］.J Meteorol Sci，35：（1）：33-43.doi：10.3969／2013jms.0068.（in Chinese）.

司鹏，郝立生，傅宁，等，2023.河北保定百年均一化逐日气温序列的建立及其气候变化特征［J］.大气科学学报，46（2）：297-309. Si P，Hao L S，Fu N，et al.，2023.Establishment of homogenized daily temperature series for Baoding in Hebei Province and its climate characteristics over a century-long scale［J］.Trans Atmos Sci，46（2）：297-309.（in Chinese）.

孙博，王会军，黄艳艳，等，2023.2022年夏季中國高温干旱气候特征及成因探讨［J］.大气科学学报，46（1）：1-8. Sun B，Wang H J，Huang Y Y，et al.，2023.Characteristics and causes of the hot-dry climate anomalies in China during summer of 2022［J］.Trans Atmos Sci，46（1）：1-8.（in Chinese）.

孙建奇，王会军，2006.东北夏季气温变异的区域差异及其与大气环流和海表温度的关系［J］.地球物理学报，49（3）：662-671. Sun J Q，Wang H，2006.Regional difference of summer air temperature anomalies in Northeast China and its relationship to atmospheric general circulation and sea surface temperature［J］.Chin J Geophys，49（3）：662-671.（in Chinese）.

孙凤华，李丽光，张耀存，2011.影响中国东北地区气候的关键区、关键时段和关键因子［J］.地理科学，31（8）：911-916. Sun F H，Li L G，Zhang Y，2011.Key zone，key period and key factor influencing climate in northeast China［J］.Sci Geogr Sin，31（8）：911-916.（in Chinese）.

Sun Y，Chen H S，Zhu S G，et al.，2021.Influence of the Eurasian spring snowmelt on summer land surface warming over northeast Asia and its associated mechanism［J］.J Climate，34（12）：4851-4869.doi：10.1175／jcli-d-20-0756.1.

Takaya K，Nakamura H，1997.A formulation of a wave-activity flux for stationary Rossby waves on a zonally varying basic flow［J］.Geophys Res Lett，24（23）：2985-2988.doi：10.1029／97GL03094.

Takaya K，Nakamura H，2001.A formulation of a phase-independent wave-activity flux for stationary and migratory quasigeostrophic eddies on a zonally varying basic flow［J］.J Atmos Sci，58（6）：608-627.doi：10.1175／1520-0469（2001）058<0608：afoapi>2.0.co;2.

Wang B，1992.The vertical structure and development of the ENSO anomaly mode during 1979—1989［J］.J Atmos Sci，49（8）：698-712.doi：10.1175／1520-0469（1992）049<0698：tvsado>2.0.co;2.

Wei J F，Dirmeyer P A，2012.Dissecting soil moisture-precipitation coupling［J］.Geophys Res Lett，39（19）：L19711.doi：10.1029／2012GL053038.

韦玮，王林，陈权亮，等，2014.我国前冬和后冬气温年际变化的特征与联系［J］.大气科学，38（3）：524-536. Wei W，Wang L，Chen Q L，et al.，2014.Interannual variations of early and late winter temperatures in China and their linkage［J］.Chin J Atmos Sci，38（3）：524-536.doi：10.3878／j.issn.1006-9895.1401.13320.（in Chinese）.

Wu L Y，Zhang J Y，2015.The relationship between spring soil moisture and summer hot extremes over North China［J］.Adv Atmos Sci，32（12）：1660-1668.doi：10.1007／s00376-015-5003-0.

Wu R G，Yang S，Liu S，et al.，2011.Northeast China summer temperature and North Atlantic SST［J］.J Geophys Res Atmos，116（D16）：D16116.doi：10.1029／2011JD015779.

Xie P P，Arkin P A，1997.Global precipitation：a 17-year monthly analysis based on gauge observations，satellite estimates，and numerical model outputs［J］.Bull Amer Meteor Soc，78（11）：2539-2558.doi：10.1175／1520-0477（1997）078<2539：gpayma>2.0.co;2.

Xu B，Chen H S，Gao C J，et al.，2021.Abnormal change in spring snowmelt over Eurasia and its linkage to the East Asian summer monsoon：the hydrological effect of snow cover［J］.Front Earth Sci，8：594656.doi：10.3389／feart.2020.594656.

Xu K，Lu R Y，Mao J Y，et al.，2019.Circulation anomalies in the mid-high latitudes responsible for the extremely hot summer of 2018 over northeast Asia［J］.Atmos Ocean Sci Lett，12：231-237.doi：10.1080／16742834.2019.1617626.

Yang J Q，Chen H S，Song Y D，et al.，2021.Atmospheric circumglobal teleconnection triggered by spring land thermal anomalies over West Asia and its possible impacts on early summer climate over Northern China［J］.J Climate，34（14）：5999-6021.doi：10.1175／jcli-d-20-0911.1.

楊秋明，2015.10～30 d延伸期天气预报方法研究进展与展望［J］.地球科学进展，30（9）：970-984. Yang Q M，2015.Prospects and progresses in the research of the methods for 10—30 days extended-range weather forecast［J］.Adv Earth Sci，30（9）：970-984.（in Chinese）.

余波，陈海山，孙悦，2020.东亚中纬度夏季陆面增暖与土壤湿度异常的联系［J］.大气科学学报，43（1）：201-211. Yu B，Chen H S，Sun Y，2020.Linkage between summer land surface warming in mid-latitude of East Asia and soil moisture anomalies［J］.Trans Atmos Sci，43（1）：201-211.doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20190407001.（in Chinese）.

袁宁乐，2019.东亚西风急流Rossby波波能传播对长江流域丰／枯梅年降水异常的影响［D］.成都：成都信息工程大学. Yuan N L，2019.Influence of Rossby wave energy propagation of the East Asian westerly jet on precipitation anomalies in rich and rare Meiyu years over the Yangtze River Basin［D］.Chengdu：Chengdu University of Information Technology.（in Chinese）.

Zhang J Y，Dong W J，2010.Soil moisture influence on summertime surface air temperature over East Asia［J］.Theor Appl Climatol，100（1）：221-226.doi：10.1007／s00704-009-0236-4.

Zhang J Y，Yang Z M，Wu L Y，et al.，2019.Summer high temperature extremes over Northeastern China predicted by spring soil moisture［J］.Sci Rep，9：12577.doi：10.1038／s41598-019-49053-9.

Zhang L，Gan B L，Wu L X，et al.，2018.Seasonal dependence of coupling between storm tracks and sea surface temperature in the southern hemisphere midlatitudes：a statistical assessment［J］.J Climate，31（10）：4055-4074.doi：10.1175／jcli-d-17-0196.1.

张立祥，李泽椿，2009.东北冷涡研究概述［J］.气候与环境研究，14（2）：218-228. Zhang L X，Li Z C，2009.A summary of research on cold vortex over Northeast China［J］.Clim Environ Res，14（2）：218-228.doi：10.3969／j.issn.1006-9585.2007.03.021.（in Chinese）.

Zhang M Q，Sun J Q，Gao Y Q，2022.Impacts of North Atlantic Sea surface temperature on the predominant modes of spring precipitation monthly evolution over Northeast China［J］.Climate Dyn，58（5／6）：1383-1401.doi：10.1007／s00382-021-05966-8.

Zhao C Y，Chen H S，Sun S L，2018.Evaluating the capabilities of soil enthalpy，soil moisture and soil temperature in predicting seasonal precipitation［J］.Adv Atmos Sci，35（4）：445-456.doi：10.1007／s00376-017-7006-5.

Zhao J C，Pan W，Wu J，et al.，2020.Assessment of the impact of soil moisture on spring surface air temperature over the low-latitude Highlands of China［J］.Int J Climatol，40（15）：6629-6645.doi：10.1002／joc.6603.

赵家臻，王爱慧，王会军，2021.中国地区土壤湿度记忆性及其与降水特征变化的关系［J］.大气科学，45（4）：799-818. Zhao J Z，Wang A H，Wang H J，2021.Soil moisture memory and its relationship with precipitation characteristics in China region［J］.Chin J Atmos Sci，45（4）：799-818.doi：10.3878／j.issn.1006-9895.2007.20149.（in Chinese）.

Zuo Z Y，Zhang R H，2016.Influence of soil moisture in eastern China on the East Asian summer monsoon［J］.Adv Atmos Sci，33（2）：151-163.doi：10.1007／s00376-015-5024-8.

·ARTICLE·

Impacts of eastern Europe soil moisture on the reversal of air temperature anomalies over Northeast Asia in early summer and its possible physical mechanisms

ZHANG Chan1，2，FAN Ke3，XU Zhiqing2，YANG Qidong1

1Department of Atmospheric Science，Yunnan University，Kunming 650091，China;

2Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China;

3School of Atmospheric Sciences，Sun Yat-sen University，Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhuhai），Zhuhai 519082，China

Abstract This study investigates the characteristics and underlying processes of the month-to-month reversal of air temperature anomalies in Northeast Asia during early summer （May to June） on the interannual timescales，focusing on the influences of soil moisture anomalies in eastern Europe.Utilizing observational and reanalysis data spanning from 1979 to 2020，the results reveal that the dominant mode of intermonthly variation in air temperature anomalies exhibits a reversal pattern，with warmer （colder） conditions in May and colder （warmer） conditions in June.This reversal mode is directly linked to circulation anomalies over Northeast Asia.Further analysis demonstrates that reduced soil moisture in eastern Europe during May contributes to a warmer May and a colder June in Northeast Asia.The potential physical processes driving these effects are explored.Lower soil moisture in May leads to local soil warming and subsequent warming of the lower troposphere.This，in turn，weakens （enhances） the lower tropospheric meridional temperature gradient and baroclinicity in the Mediterranean region （northern Europe）.Consequently，high-frequency transient wave activity weakens （enhances），facilitating the formation of an anomalous high-pressure system over central and eastern Europe，thereby generating Rossby wave sources through transient vorticity forcing.These associated Rossby waves propagates eastward along the polar front jet，resulting in the formation of a barotropic anomalous high-pressure system over Northeast Asia and inducing surface warming.While the soil moisture anomalies persist until June，their intensity weakens.Similarly，this favors the formation of an anomalous high-pressure system and Rossby wave source;however，their centers shift westward towards western Europe.The associated Rossby wave activity leads to the formation of a barotropic anomalous low-pressure system，causing cooling over Northeast Asia.Notably，the activity characteristics of Rossby waves （wave source，activity centers，and propagation pathway） associated with the soil moisture anomalies in eastern Europe exhibit distinct differences between May and June，closely tied to the atmospheric climatology over northern Eurasia.When soil moisture is high in May，the aforementioned physical processes exhibit reverse tendencies.

Keywords Northeast Asia;surface air temperature;month-to-month reversal;eastern Europe;soil moisture

doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20221025001

（責任编辑：刘菲）